超光速引擎

超光速不再是科幻？研究发现首个曲速泡，曲速引擎或许真能实现

曲速引擎（Warp drive）是一种假想中的超光速推进装置，其概念最早出现在美国科幻作家约翰·坎贝尔( John Campbell)于1957年所写的小说《太空岛》中，后来因为著名科幻片《星际迷航》而被人们熟知。

根据设想，曲速引擎能够通过改变周围时空几何结构的方式来推动宇宙飞船持续前进，由于这种推进方式可以绕开狭义相对论的限制，因此在能量足够强大的情况下，宇宙飞船就能够以超光速飞行。

1994年，墨西哥理论物理学家米格尔·阿库别瑞（Miguel Alcubierre）在广义相对论的范畴下建立了一种特殊的时空数学模型——“阿库别瑞度规”，该模型允许宇宙飞船被包裹在一个曲率泡里，并以一种波动的方式让其前方的空间收缩、后方的空间膨胀，从而推动曲率泡带着宇宙飞船持续前进。

阿库别瑞指出，由于宇宙飞船相对于曲率泡中的空间处于静止状态，因此就不会产生狭义相对论中的“质量增长”、“钟慢尺缩”等效应，在这种情况下，超光速飞行就成为了可能。

有了理论上的基础，曲速引擎当然就引起了科学家的兴趣，NASA还成立了致力于研究曲速引擎的项目——“Eagleworks”实验室，遗憾的是，在经过多年之后，该项目并没有什么实质上的进展。

在NASA的研究工作结束之后，“Eagleworks”实验室的首席研究员罗德·怀特博士（Harold White）加入了无限空间研究所的研究团队，继续从事与曲速引擎相关的研究工作，近日，该研究团队给我们带来了一个好消息：研究人员在实验中发现了首个曲率泡。

根据怀特博士的介绍，研究人员在对特制的“卡西米尔腔”的详细数据进行仔细分析之后，确定了一个真实的、可以制造的纳米结构，该结构可以产生负的能量密度，具备了曲率泡的特征。

对于曲速引擎的爱好者而言，此次研究的结果无疑是一个重大喜讯，虽然这只是一个纳米级的曲率泡，但其意义却是巨大的，因为这说明曲速引擎或许真能实现。

答案是否定的，首先，此次研究的结果还没通过科学界的严格验证，其次，就算是通过了最终的验证，人类要制造出曲速引擎，也还有很长的一段路需要走。

从理论上来讲，曲速引擎的曲率泡需要一种“负能量”，关于“负能量”，我们可以简单地理解为，“负能量”的能量值为负数，是一种比“能量为零”更低的能量。

早在1948年，荷兰物理学家亨德里克·卡西米尔（Hendrik Casimir）就提出一种猜测，由于真空中存在着量子涨落，因此假如将两片不带电的金属板平行置入真空之中，那么当它们之间的距离足够小时，它们之间的空间中的量子涨落就会比外侧还要小，在这种情况下，外侧的量子涨落就会“推”着它们彼此接近。

这种现象后来被称为“卡西米尔效应”，由于验证该现象需要极高的精度，因此直到1996年，“卡西米尔效应”才得到科学家的证实。

一般来讲，真空的能量可以认为是零，而在产生“卡西米尔效应”的两片金属板之间，却存在着比真空能量更低的能量，这就意味着，在这两片金属板之间的能量可以认为是“负能量”，其能量值为负数。

实际上，在此次研究中使用的“卡西米尔腔”，正是利用了“卡西米尔效应”中的“负能量”，由于这种“负能量”是非常微小的，因此就只能形成一个纳米级的曲率泡。

然而想要实现曲速引擎，就必须制造和存储大量的“负能量”，并且还要对其实现精确地操控，如何才能做到呢？很遗憾，从目前的研究情况来看，我们还找不到任何可行的方法，因此可以说，在未来的很长一段时间里，曲速引擎依然只能存在于科幻之中。

饭需要一口一口地吃，路需要一步一步地走，如果此次研究的结果最终通过了科学界的严格验证，就说明了我们确实可以绕开狭义相对论的限制，或许在不太遥远的未来，人类真的能够实现曲速引擎，而到了那个时候，超光速就不再是科幻了。

参考资料：

Harold White, Jerry Vera, Arum Han, Alexander R. Bruccoleri & Jonathan MacArthur, Worldline numerics applied to custom Casimir geometry generates unanticipated intersection with Alcubierre warp metric,The European Physical Journal C volume 81, Article number: 677 (2021)

超光速不再是科幻？研究发现首个曲率泡，曲速引擎或许真能实现

曲速引擎（Warp drive）是一种假想中的超光速推进装置，其概念最早出现在美国科幻作家约翰·坎贝尔( John Campbell)于1957年所写的小说《太空岛》中，后来因为著名科幻片《星际迷航》而被人们熟知。

根据设想，曲速引擎能够通过改变周围时空几何结构的方式来推动宇宙飞船持续前进，由于这种推进方式可以绕开狭义相对论的限制，因此在能量足够强大的情况下，宇宙飞船就能够以超光速飞行。

研究发现首个曲率泡

1994年，墨西哥理论物理学家米格尔·阿库别瑞（Miguel Alcubierre）在广义相对论的范畴下建立了一种特殊的时空数学模型——“阿库别瑞度规”，该模型允许宇宙飞船被包裹在一个曲率泡里，并以一种波动的方式让其前方的空间收缩、后方的空间膨胀，从而推动曲率泡带着宇宙飞船持续前进。

阿库别瑞指出，由于宇宙飞船相对于曲率泡中的空间处于静止状态，因此就不会产生狭义相对论中的“质量增长”、“钟慢尺缩”等效应，在这种情况下，超光速飞行就成为了可能。

有了理论上的基础，曲速引擎当然就引起了科学家的兴趣，NASA还成立了致力于研究曲速引擎的项目——“Eagleworks”实验室，遗憾的是，在经过多年之后，该项目并没有什么实质上的进展。

在NASA的研究工作结束之后，“Eagleworks”实验室的首席研究员罗德·怀特博士（Harold White）加入了无限空间研究所的研究团队，继续从事与曲速引擎相关的研究工作，近日，该研究团队给我们带来了一个好消息：研究人员在实验中发现了首个曲率泡。

根据怀特博士的介绍，研究人员在对特制的“卡西米尔腔”的详细数据进行仔细分析之后，确定了一个真实的、可以制造的纳米结构，该结构可以产生负的能量密度，具备了曲率泡的特征。

对于曲速引擎的爱好者而言，此次研究的结果无疑是一个重大喜讯，虽然这只是一个纳米级的曲率泡，但其意义却是巨大的，因为这说明曲速引擎或许真能实现。

首个曲率泡的发现，是否意味着超光速不再是科幻？

答案是否定的，首先，此次研究的结果还没通过科学界的严格验证，其次，就算是通过了最终的验证，人类要制造出曲速引擎，也还有很长的一段路需要走。

从理论上来讲，曲速引擎的曲率泡需要一种“负能量”，关于“负能量”，我们可以简单地理解为，“负能量”的能量值为负数，是一种比“能量为零”更低的能量。

早在1948年，荷兰物理学家亨德里克·卡西米尔（Hendrik Casimir）就提出一种猜测，由于真空中存在着量子涨落，因此假如将两片不带电的金属板平行置入真空之中，那么当它们之间的距离足够小时，它们之间的空间中的量子涨落就会比外侧还要小，在这种情况下，外侧的量子涨落就会“推”着它们彼此接近。

这种现象后来被称为“卡西米尔效应”，由于验证该现象需要极高的精度，因此直到1996年，“卡西米尔效应”才得到科学家的证实。

一般来讲，真空的能量可以认为是零，而在产生“卡西米尔效应”的两片金属板之间，却存在着比真空能量更低的能量，这就意味着，在这两片金属板之间的能量可以认为是“负能量”，其能量值为负数。

实际上，在此次研究中使用的“卡西米尔腔”，正是利用了“卡西米尔效应”中的“负能量”，由于这种“负能量”是非常微小的，因此就只能形成一个纳米级的曲率泡。

然而想要实现曲速引擎，就必须制造和存储大量的“负能量”，并且还要对其实现精确的操控，如何才能做到呢？很遗憾，从目前的研究情况来看，我们还找不到任何可行的方法，因此可以说，在未来的很长一段时间里，曲速引擎依然只能存在于科幻之中。

结语

饭需要一口一口地吃，路需要一步一步地走，如果此次研究的结果最终通过了科学界的严格验证，就说明了我们确实可以绕开狭义相对论的限制，或许在不太遥远的未来，人类真的能够实现曲速引擎，而到了那个时候，超光速就不再是科幻了。